MySQL实战45讲Day24----如何保证MySQL的高可用性

一、主备延迟:

双M结构

1、数据同步有关的时间点:

 ①、主库A执行完成一个事务,写入binlog,把这个时刻记为T1;
 ②、之后传给备库B,把备库B接收完这个binlog的时刻记为T2;
 ③、备库B执行完成这个事务,我们把这个时刻记为T3。

2、主备延迟的概念:

  同一个事务,在备库执行完成的时间和主库执行完成的时间之间的差值,也就是T3-T1。可以在备库上执行show slave status命令,它的返回结果里面会显示seconds_behind_master(时间精度是秒),用于表示当前备库延迟了多少秒。

3、主备库机器的系统时间设置不一致对主备延迟的值是否有影响?

  没有影响。因为备库连接到主库的时候,会通过执行SELECT UNIX_TIMESTAMP()函数来获得当前主库的系统时间。如果此时发现主库的系统时间与自己不一致,备库在执行seconds_behind_master计算的时候会自动扣掉这个差值。
  在网络正常的时候,日志从主库传给备库所需的时间是很短的,即T2-T1的值是非常小的。也就是说,网络正常情况下,主备延迟的主要来源是备库接收完binlog和执行完这个事务之间的时间差。所以说,主备延迟最直接的表现是,备库消费中转日志(relay log)的速度,比主库生产binlog的速度要慢。

二、主备延迟的来源:

1、备库所在机器的性能要比主库所在的机器性能差。

  比如说把20个主库放在4台机器上,而把备库集中在一台机器上。要注意更新请求对IOPS的压力,在主库和备库上是无差别的。所以,做这种部署时,一般都会将备库设置为“非双1”的模式。但实际上,更新过程中也会触发大量的读操作。所以,当备库主机上的多个备库都在争抢资源的时候,就可能会导致主备延迟了。
处理方法:主备库选用相同规格的机器,并且做对称部署。

2、做了对称部署以后,还会有延迟的原因:备库的压力大。

  由于主库既然提供了写能力,那么备库可以提供一些读能力。或者一些运营后台需要的分析语句,不能影响正常业务,所以只能在备库上跑。由于主库直接影响业务,所以使用起来会比较克制,反而忽视了备库的压力控制。结果就是,备库上的查询耗费了大量的CPU资源,影响了同步速度,造成主备延迟。
处理方法
  ①、一主多从。除了备库外,可以多接几个从库,让这些从库来分担读的压力。(主要选择,因为作为数据库系统,还必须保证有定期全量备份的能力。而从库就很适合用来做备份。)
  ②、通过binlog输出到外部系统,比如Hadoop这类系统,让外部系统提供统计类查询的能力。

3、采用了一主多从,保证备库的压力不会超过主库,还会导致主备延迟的原因:大事务。

  主库上必须等事务执行完成才会写入binlog,再传给备库。所以,如果一个主库上的语句执行10分钟,那这个事务很可能就会导致从库延迟10分钟。
典型的大事务场景
 ①、一次性地用delete语句删除太多数据。
 ②、大表DDL。
处理方法
  对于“一次性地用delete语句删除太多数据”,需要控制每个事务删除的数据量,分成多次删除。
  对于“大表DDL”,计划内的DDL,建议使用gh-ost方案。

4、如果主库上不做大事务,还有导致主备延迟的原因:库的并行复制能力。

三、主备切换时采用的策略:

1、可靠性优先策略:

 在双M结构下,从状态1到状态2切换的详细过程:
 ①、判断备库B现在的seconds_behind_master(简写为SBM),如果小于某个值(比如5秒)继续下一步,否则持续重试这一步;
 ②、把主库A改成只读状态,即把readonly设置为true;
 ③、判断备库B的seconds_behind_master的值,直到这个值变成0为止;
 ④、把备库B改成可读写状态,也就是把readonly 设置为false;
 ⑤、把业务请求切到备库B。

MySQL可靠性优先主备切换流程

注意
 ①、这个切换流程中是有不可用时间的。因为在步骤2之后,主库A和备库B都处于readonly状态,也就是说这时系统处于不可写状态,直到步骤5完成后才能恢复。
 ②、在这个不可用状态中,比较耗费时间的是步骤3,可能需要耗费好几秒的时间。这也是为什么需要在步骤1先做判断,确保seconds_behind_master的值足够小。

2、可用性优先策略:

  假设有表T:

mysql> CREATE TABLE `t` (
  `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `c` int(11) unsigned DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB;

insert into t(c) values(1),(2),(3);

  假设要继续在表t上执行两条插入语句的命令:

insert into t(c) values(4);
insert into t(c) values(5);

  假设现在主库上其他的数据表有大量的更新,导致主备延迟达到5秒。在插入一条c=4的语句后,发起了主备切换;

当binlog_format=mixed时,切换流程和数据结果如下:

可用性优先策略,且binlog_format=mixed

切换流程:
 ①、步骤2中,主库A执行完insert语句,插入了一行数据(4,4),之后开始进行主备切换。
 ②、步骤3中,由于主备之间有5秒的延迟,所以备库B还没来得及应用“插入c=4”这个中转日志,就开始接收客户端“插入 c=5”的命令。
 ③、步骤4中,备库B插入了一行数据(4,5),并且把这个binlog发给主库A。
 ④、步骤5中,备库B执行“插入c=4”这个中转日志,插入了一行数据(5,4)。而直接在备库B执行的“插入c=5”这个语句,传到主库A,就插入了一行新数据(5,5)。
这导致了主库A和备库B上出现了两行不一致的数据。

当binlog_format=row时,切换流程和数据结果如下:

可用性优先策略,且binlog_format=row

对比binlog_format=mixed和binlog_format=row时的切换流程和数据结果,可以看出:

 ①、使用row格式的binlog时,数据不一致的问题更容易被发现。而使用mixed或者statement格式的binlog时,数据很可能悄悄地就不一致了。如果你过了很久才发现数据不一致的问题,很可能这时的数据不一致已经不可查,或者连带造成了更多的数据逻辑不一致。
 ②、主备切换的可用性优先策略会导致数据不一致。因此,大多数情况下,都建议使用可靠性优先策略。毕竟对数据服务来说的话,数据的可靠性一般还是要优于可用性的。

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